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fontes de geração de energia no brasil:
O ESTUDO DA RELAÇÂO ENTRE AS FONTES e SUAS PARTICIPAÇÕES NA MATRIZ ENERGETICA DO PAÍS¹
Marcus Vinicius Monteiro²
Resumo O presente artigo tem como principal objetivo apresentar os três principais sistemas de geração de energia no Brasil, sendo eles, provenientes de centrais Termoelétricas, Nucleares e Hidrelétricas, e relacionar na situação atual, algumas características como a capacidade instalada, os custos de operação, a produção, o mercado atual, os impactos ambientais na indústria e na sociedade, os investimentos previstos no setor. O artigo argumenta e debate a situação atual e a tendência que a matriz energética brasileira deve tomar futuramente com as características apresentadas, chegando à conclusão que a solução para problema da energia no Brasil não é discutir a melhor matriz energética para o futuro, e sim investir em pesquisas de eficiência energética para diminuir o consumo de energia e então evitar a construção de novas usinas. Palavras-chave : Energia; Termoelétrica; Nuclear; Hidrelétrica.
sources of generation of energy in Brazil:
THE STUDY OF the RELATION BETWEEN the SOURCES and ITS PARTICIPATION IN the ENERGY MATRIX OF the COUNTRY
Abstract The present article has as main objective to present the three main systems of generation of energy in Brazil, being been they, proceeding from Thermoelectrial central offices, Nucleates and Hidroeletrics, and to relate in the current situation, some characteristics as the installed capacity, the operation costs, the production, the current market, the ambient impacts in the industry and the society, the investments foreseen in the sector. The article argues and has debated the current situation and the trend that the Brazilian energy matrix must take future with the presented characteristics, arriving the conclusion that the solution for problem of the energy in Brazil is not to argue the best energy matrix for the future, and yes to invest in research of energy efficiency to diminish the energy consumption and then to prevent the construction of new plants.
Key words : Energy; Thermoelectrial; Nuclear; Hidroelectric.
1 2ª AVD da disciplina de Ciência, Tecnologia e Sociedade. 2 Acadêmico do Curso de Engenharia Mecânica (Centro Universitário de Volta Redonda – Unifoa)
1 INTRODUÇÃO
Pesquisas de mercado e relatórios desenvolvidos por órgãos responsáveis pela organização e crescimento do setor de energia como a ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica), relatam que a busca incessante de relacionar, características como custos, impactos ambientais, demanda, novas tecnologias, dos tipos de geração de energia, são primordiais para obter uma resposta unânime de qual a melhor fonte de energia para o Brasil.Além disso, essa relação de características se torna inspiradora e motivacional para a procura de tecnologias, técnicas de gestão, afins de aperfeiçoarem ou até mesmo tornar possível o encontro da fonte de energia perfeita para a indústria e para a sociedade.
1. OBJETIVO
Este artigo apresenta as três principais fontes de energia elétrica no Brasil, e tem como objetivo criar uma relação entre essas fontes, através de características que permitam um debate sobre a melhor solução para a criar uma matriz energética diversificada que reduza a dependência das condições hidrológicas ou do nível pluviométrico na cabeceira dos rios.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 USINA HIDRELÉTRICA
2.1.1 Funcionamento
Para produzir a energia hidrelétrica é necessário integrar a vazão do rio, a quantidade de água disponível em determinado período de tempo e os desníveis do relevo, sejam eles naturais, como as quedas d’água, ou criados artificialmente. Já a estrutura da usina é composta, basicamente, por barragem, sistema de captação e adução de água, casa de força e vertedouro, que funcionam em conjunto e de maneira integrada. A barragem tem por objetivo interromper o curso normal do rio e permitir a formação do reservatório. Além de “estocar” a água, esses reservatórios têm outras funções: permitem a formação do desnível necessário para a configuração da energia hidráulica, a captação da água em volume adequado e a regularização da vazão dos rios em períodos de chuva ou estiagem. Algumas usinas hidroelétricas são chamadas “a fio d’água”, ou seja, próximas à superfície e utilizam turbinas que aproveitam a velocidade do rio para gerar energia. Essas usinas fio d’água reduzem as áreas de alagamento e não formam reservatórios para estocar a água, ou seja, a ausência de reservatório diminui a capacidade de armazenamento de água, única maneira de poupar energia elétrica para os períodos de seca. Os sistemas de captação e adução são formados por túneis, canais ou condutos metálicos que têm a função de levar a água até a casa de força. É nesta instalação que estão as turbinas, formadas por uma série de pás ligadas a um eixo conectado ao gerador. Durante o seu movimento giratório, as turbinas convertem a energia cinética (do movimento da água) em energia elétrica por meio dos geradores que produzirão a eletricidade. Depois de passar pela turbina, a água é restituída ao leito natural do rio pelo canal de fuga. Os principais tipos de turbinas hidráulicas são: Pelton, Kaplan, Francis e Bulbo. Cada turbina é adaptada para funcionar em usinas
Hoje no Brasil a energia hidrelétrica é a de mais baixo custo e compõe 70% da matriz energética do país. As usinas hidrelétricas por produzirem energia renovável e agora com possibilidades de serem construídas com projetos de maneira sustentável, ainda são necessárias na visão de especialistas, pois com impacto socioambiental mínimo, produziriam a energia suficiente para o crescimento econômico e ampliação da oferta de empregos. Hoje a maior usina hidrelétrica em operação é a binacional Itaipu, construída por Brasil e Paraguai chegando a 14 mil MW de capacidade instalada, mas logo deve perder o posto para a grande Três Gargantas na China que terá capacidade instalada de 18.200 MW.
2.2 USINA TERMELÉTRICA
2.2.1 Funcionamento
Nas usinas termelétricas, a primeira etapa do processo consiste na mistura de ar comprimido com o gás natural a fim de se obter a combustão. O resultado é a emissão de gases em alta temperatura, que provocam o movimento das turbinas conectadas aos geradores de eletricidade. A energia térmica, portanto, transforma-se em mecânica e, em seguida, em elétrica. O destino dado ao gás natural após esta aplicação determina se o ciclo da termelétrica será simples (ou aberto) ou combinado (fechado). No primeiro caso – o mais tradicional – os gases são resfriados e liberados na atmosfera por meio de uma chaminé. No ciclo combinado, ainda em alta temperatura, os gases são transformados em vapor que, direcionado às turbinas, novamente provoca o seu movimento. Assim, a característica básica de termelétricas a ciclo combinado é a operação conjunta de turbinas movidas a gás e a vapor. A tecnologia do ciclo combinado é recente (década de 80) e passa por processo de expansão em todo o mundo, inclusive no Brasil. Embora exija maiores investimentos que aqueles aplicados nas usinas de ciclo simples, aumenta a eficiência do processo de geração. Em outras palavras: com a mesma quantidade de gás natural é possível obter maior produção de energia elétrica. No ciclo simples, o grau de eficiência é de 38,7%, segundo análise sobre o gás natural constante do Plano Nacional de Energia 2030. Na termelétrica a ciclo combinado, o grau de eficiência fica em torno de 50%. A aplicação do gás natural na produção de energia elétrica pode ser dividida em duas modalidades. Uma delas é a geração exclusiva da eletricidade. Outra é a co- geração, da qual se extrai, também, o calor e o vapor utilizados em processos industriais. A co-geração pode ser realizada com todos os combustíveis usados em usinas termelétricas – por exemplo, óleos, biomassa e carvão, além do gás natural. A opção por um ou por outro depende, em última instância, da disponibilidade de suprimento e das características do consumidor. Em síntese, o processo de co-geração permite a produção simultânea de energia elétrica, energia térmica e vapor. No caso do gás natural, os dois últimos são produzidos a partir do calor gerado na produção da eletricidade por usinas em ciclo simples e que, se não utilizado, seria liberado na atmosfera. Este calor é recuperado antes da emissão dos gases e destinado à produção de vapor, do ar quente ou da refrigeração.
Fonte: www.aneel.gov.br
Figura 2 : Perfil esquemático de usina termelétrica a gás.
2.2.2 Custos
As centrais termelétricas são relativamente bem mais baratas com relação às demais considerando o investimento por KW, pois são usinas menos complexas para se construírem, podendo dar um retorno de investimento rápido e alto. Também se caracterizam por usarem linhas de transmissão curtas por se situarem em grandes centros urbanos. Porém se tratando de insumos, como o Brasil é refém da Bolívia para obter o gás, o combustível se torna muito caro, passando a ser o maior entrave à disseminação de termelétricas, visto a necessidade de construir dutos especiais. Além disso, a necessidade de se situar próximas aos centros consumidores, faz com que as termelétricas façam um alto investimento em tecnologia limpa, pois quanto mais pulverizadas, mais próximas dos centros consumidores elas podem se encontrar. Se tratando de produção as termelétricas a gás produzem energia a um custo de R$140,60 MWh, portanto mais cara com relação às demais.
2.2.3 Impacto Ambiental
O gás natural apresenta uma vantagem ambiental significativa em relação a outros combustíveis fósseis, em função da menor emissão de gases poluentes que contribuem para o efeito estufa. Quantitativa e qualitativamente, o maior ou menor impacto ambiental da atividade está relacionado à composição do gás natural, ao processo utilizado na geração de energia elétrica e remoção pós-combustão e às condições de dispersão dos poluentes, como altura da chaminé, relevo e meteorologia. No entanto, uma restrição feita a essas usinas é a necessidade de captação de água para o resfriamento do vapor, característica que tem sido um dos entraves ao licenciamento ambiental. Apenas como exemplo, o estudo sobre gás natural do Plano Nacional de Energia 2030 registra que o volume de CO2 lançado na atmosfera pode ser entre 20% e 23% inferior àquele produzido pela geração a partir do óleo combustível e entre 40% e 50% inferior aos casos de geração a partir de combustíveis sólidos, como o carvão. Os principais poluentes atmosféricos emitidos pelas usinas termelétricas a gás natural são dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOX) e, em menor escala, monóxido de carbono e alguns hidrocarbonetos de baixo peso molecular, inclusive metano. Na cadeia produtiva do gás natural, entre os impactos socioambientais positivos, há a geração de royalties para os municípios em que as usinas estão localizadas, incremento das atividades de comércio e serviços, principalmente na fase de exploração e produção do gás natural e da construção da usina, e geração local de empregos.
2.2.4 O Mercado
A IEA estima que a demanda por gás natural para produção de energia elétrica irá manter-se em expansão até 2020. No Brasil a matriz energética é predominantemente hidrelétrica e não deverá se alterar no médio prazo. No entanto, de acordo com o Plano Nacional de Energia 2030 produzido pela EPE, a participação das termelétricas movidas a gás natural deverá aumentar, no curto e médio prazos. Essas usinas operariam de maneira complementar às hidrelétricas. Em outras palavras, seriam colocadas em operação em momentos de acentuado
No geral o custo da produção de energia nuclear se encontra na faixa de R$138,75/MWh. Para as linhas de transmissão o custo também seria relativamente menor, pois é uma das formas de produção de eletricidade menos agressivas ao meio ambiente, podendo ser encontradas próximas aos centros consumidores.
2.3.3 Impacto Ambiental
Das formas de produção de eletricidade, a usina nuclear é uma das menos agressivas ao meio ambiente. Ainda assim, a possibilidade de a unidade provocar grande impacto socioambiental é um dos aspectos mais controversos de sua construção e operação. Isto porque toda a cadeia produtiva do urânio – da extração à destinação dos dejetos derivados da operação da usina – é permeada pela radioatividade. Durante a fase de extração e processamento do minério e de operação da usina, os níveis de radioatividade são permanentemente monitorados e controlados, de forma a não superar os limites previstos pelos órgãos reguladores. No entanto, ainda não se conseguiu encontrar uma solução definitiva para os dejetos radioativos que, lado a lado com o risco de acidentes nas usinas, se constituem nos elementos mais perigosos do processo de produção da energia nuclear. Estes dejetos são classificados de baixa, média e alta atividade. Para os dois primeiros, há o processamento e armazenagem. Segundo o Plano Nacional de Energia 2030, no Brasil os dejetos de alta atividade ficam, temporariamente, estocados em piscinas de resfriamento cheias de água. Depois, parte deles é misturada a outros materiais e solidificada, resultando em barras de vidro, também classificadas como de alta radioatividade. A vitrificação facilita o transporte e a estocagem, mas apenas diminui
- não extingue – os impactos potenciais sobre o meio ambiente. Alternativas para depósito desses dejetos estão em estudo no exterior. Uma das mais aceitas, atualmente, é o armazenamento em uma estrutura geológica estável. Os Estados Unidos têm um projeto pioneiro nesta opção. Além disso, ganha espaço no mercado mundial a preferência pela adoção do ciclo aberto do urânio em detrimento do fechado que, ao reprocessar o material, produz novos dejetos radioativos. Finalmente, a evolução tecnológica das máquinas também aponta para a redução no volume de dejetos de alta atividade produzido: seja porque embutem ganhos de eficiência (exigindo menor volume de combustível para a produção da mesma qualidade de energia), seja porque conseguem reduzir o tempo de decaimento (redução da radioatividade) dos dejetos. Outra alternativa é um projeto inédito de armazenamento desses dejetos em cápsulas de aço, sugestão apresentada pela Eletronuclear quando obteve a licença prévia para a retomada das obras de Angra III. O destino dos dejetos era uma das condicionantes do licenciamento ambiental. Segundo a Eletronuclear, essas cápsulas garantiriam a segurança dos dejetos por 500 anos. A tecnologia hoje existente apenas atenua, mas não acaba com os riscos de acidentes ambientais provocados pelas usinas nucleares. De qualquer maneira, o aumento da segurança dessas instalações é uma das principais vertentes das pesquisas tecnológicas realizadas nos últimos anos.
2.3.4 O Mercado
Entre as décadas de 60 e 70, o mercado das usinas nucleares viveu um vigoroso ciclo de crescimento. A interrupção ocorreu em função dos elevados investimentos necessários a instalação de uma central e a ocorrência dos dois grandes acidentes de Three Mille Island e Chernobyl. Durante quase trinta anos os investimentos foram praticamente paralisados e a produção de energia nuclear sofreu forte oposição principalmente por parte dos ambientalistas. Além da
ocorrência dos acidentes, outro fator que motivou a oposição é o de que o processo de fissão do átomo de urânio é o mesmo que dá origem a bomba nuclear. Nos últimos anos, porém, essa oposição tornou-se mais moderada. Lado a lado com os riscos, passaram a ser enumerados os pontos favoráveis à instalação de novas centrais. Entre eles, a disponibilidade de combustível (urânio) e a baixa emissão de dióxido de carbono (CO2) ou qualquer outro gás que contribua para o efeito estufa – o que transforma a energia nuclear em energia limpa. Além disso, investimentos em desenvolvimento tecnológico buscam aumentar a segurança das unidades, embora ainda não exista uma solução definitiva para os rejeitos produzidos – o elemento mais perigoso do processo nuclear. O futuro da energia nuclear é difuso. A IEA projeta quatro cenários até 2025, o de ser referência, uma forte recuperação, uma fraca recuperação e o Tratado de Kyoto. No mais otimista, de forte recuperação, a potência instalada passaria dos 361,2 GW (gigawatts) existentes no início dos anos 2000 para 570,1 GW. No nuclear fraco, o mais pessimista, recuaria para 296,8 GW. Conforme registra o estudo sobre geração termonuclear, do Plano Nacional de Energia 2030 produzido pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), a configuração de qualquer um desses cenários dependerá de vários fatores. Entre eles: competitividade do custo de geração, disponibilidade de urânio, segurança no fornecimento de outros combustíveis e aceitação pela sociedade da segurança das unidades nucleares. O principal fator de impulso à tendência tem, porém, caráter ambiental. Trata- se da necessidade de diversificação da matriz energética. A energia nuclear vem sendo apontada como uma alternativa para expansão e diversificação dessa matriz, de forma a atender ao consumo crescente de energia, poupar os combustíveis fósseis e enfrentar o aquecimento global. Isto porque, de um lado, as reservas de urânio existentes no planeta são abundantes. De outro, porque o nível de emissão de CO2 (dióxido de carbono ou gás carbônico) ou qualquer outro gás que contribua para o efeito estufa é muito baixo em toda a cadeia produtiva da energia nuclear (da extração do urânio à geração de energia elétrica). No Brasil em setembro de 2008, o ministro de Minas e Energia, Edison Lobão, anunciou a intenção do governo de construir uma usina nuclear por ano ao longo dos próximos 50 anos, o que resultaria em uma capacidade instalada total de 60 mil MW.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Para a elaboração deste presente artigo científico foi utilizado um computador Pentium IV com acesso a internet e com sistema operacional Windows XP que contenha o pacote Office com o Microsoft Word e uma impressora simples que imprima em folhas A4. Os métodos usados para elaboração do artigo científico foram pesquisas na internet em sites de órgãos do governo responsáveis pelo controle da geração de energia elétrica no Brasil como, a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), a Indústria Nuclear do Brasil (INB), a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), buscando indicadores que viabilizem o estudo entre as três formas de geração de energia elétrica citadas no artigo.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Falando da necessidade das linhas de transmissão, as hidrelétricas por se situarem longe das grandes capitais pela necessidade dos recursos dos rios, demandam uma enorme linha de transmissão ligando as centrais geradoras até os centros consumidores. Já as termelétricas que investem em tecnologia limpa para se situarem perto dos grandes centros consumidores levam vantagem no problema de transmissão. O mesmo vale para as nucleares, que apesar de serem poucas, estão situadas próximas as grandes distribuidoras e consumidores livres. O custo de produção dessas usinas se encontra dentro de uma faixa comum, porém no Brasil as hidrelétricas levam vantagem mesmo com um alto custo de produção, pois tendo um insumo em abundância como a água contrabalança tornando a energia muito barata. Com relação às termelétricas, o custo de produção é o mais alto com relação às demais, pois o insumo necessário para a produção se torna demasiadamente elevado visto à necessidade da construção de extensos dutos para obter o gás importado. Já as nucleares, tornam sua energia cara, devido ao custo da manutenção da tecnologia necessária no processo e no combate a radioatividade. As hidrelétricas se caracterizam por não influenciarem na geração de gases causadores do efeito estufa, porém há grandes entraves quanto à construção de reservatórios, pois, além de impactar no volume dos rios, interferem também na fauna e na flora da região instalada. As termelétricas com sua queima gases são as grandes causadoras do efeito estufa, apesar de investirem em produção mais limpa ainda provocam grandes impasses entre os ambientalistas. Já as nucleares que mantém pesquisas de como se livrar de seus dejetos radioativos, ainda não conseguiu se livrar desse carma da radioatividade. Apesar de conseguirem segregar o material radioativo através de técnicas, as pastilhas segregadas ainda continuam radioativas. Porém é uma forma de energia que não apresenta nenhum impacto ao efeito estufa.
5 CONCLUSÃO
Podemos concluir que a matriz energética brasileira conta com uma fatia de 70% em usinas hidrelétricas, devendo permanecer esse percentual ainda por muito tempo como, visto os investimentos iniciados. Isso se deve porque os custos de produção têm reflexo nas tarifas pagas pelo consumidor e variam de acordo com a fonte utilizada como vimos anteriormente. Isso se transforma na maior variável a ser avaliada para determinação do despacho. É a definição de quais usinas devem operar e quais devem ficar de reserva de modo a manter, permanentemente o volume de produção igual ao de consumo. A energia hidrelétrica mais barata e abundante no Brasil torna-se prioritária no abastecimento do mercado e as termelétricas, de uma maneira geral, são acionadas para dar reforço em momentos chamados como picos de demanda (em que o consumo sobe abruptamente) ou em períodos em que é necessário preservar o nível dos reservatórios ou estoque de energia. O planejamento do Brasil para expansão do setor elétrico é o de diversificar a matriz energética no país, reduzindo a dependência das condições hidrológicas (ou nível pluviométrico na cabeceira dos rios que abrigam estas usinas).
A solução para a energia no Brasil não é definir qual é a melhor fonte para abastecer o país, e sim investir no plano nacional de mudanças climáticas que tende a intensificar os projetos de eficiência energética – que, ao proporcionar a redução do consumo, diminuirá a necessidade de construção de novas usinas.
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(^1) Atlas de Energia Elétrica no Brasil – disponível em: www.aneel.gov.br
2 Centrais Elétrica Brasileiras (Eletrobrás) – disponível em www.eletrobras.gov.br
(^3) Empresa de Pesquisa Energética (EPE) – disponível em www.epe.gov.br
4 Eletronuclear – disponível em www.eletronuclear.gov.br
(^5) Indústrias Nucleares do Brasil – disponível em www.inb.com.br
